CN104724963B - 一种混凝土复合掺合料及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混凝土复合掺合料，属于混凝土施工材料技术领域。该复合掺合料是由下述重量百分比的原料制成：40%粉煤灰、20%凝灰岩、20%火法炼锌产生的炉渣和20%火法炼锑产生的炉渣，其制作方法是：（1）原料预处理：将凝灰岩、火法炼锌产生的炉渣、火法炼锑产生的炉渣分别用细碎机破碎成粒径为3cm的粗粒；（2）烘干：将四种原料分别烘干至含水率≤3%；（3）粉磨：将四种原料按配比混合后加入球磨机粉磨至细小颗粒，粉磨细度达0.045mm方孔筛的筛余量≤15%。本发明制得的复合掺合料具有能提高混凝土活性指数、防止混凝土开裂和生产成本低等有益效果。

Description

一种混凝土复合掺合料及其制作方法

技术领域

本发明涉及混凝土施工材料技术领域，具体涉及一种混凝土复合掺合料。

背景技术

火力发电厂废弃物粉煤灰、锌矿石和锑矿石火法炼锌、炼锑产生的炉渣等工业废渣大量堆放，造成土地资源被占，严重污染环境。现有技术中将粉煤灰作砂浆或混凝土的掺和料，在混凝土中掺加粉煤灰代替部分水泥或细骨料，不仅能降低成本，而且改善了混凝土拌和物的和易性；增强混凝土的可泵性；减少水化热、热能膨胀性；提高混凝土抗渗能力；增加混凝土的修饰性。凝灰岩是一种火山碎屑岩，成分主要是火山灰，化学成分主要是二氧化硅和三氧化二铝。凝灰岩具有粘聚性好、凝结时间长、早期强度高、极限拉伸值和弹性模量较大的特点。锌和锑的冶炼方法一般分为火法冶炼和湿法冶炼，近几年湿法冶炼工艺得到了大力推广，但在许多地方，火法冶炼的厂矿还很多，火法冶炼的问题是产生大量的炉渣。火法炼锌产生的炉渣的化学成分主要是含SiO2、Fe2O3、CaO、Al2O3、MgO、FeO和少量的Zn、Pb、Ag、In等多种贵金属微量元素，各组分含量比较稳定。火法炼锑产生的炉渣的化学成分主要是Fe2O3、SiO2、CaO、Al2O3、MgO以及少量的Sb、Pb、As、Au等多种金属微量元素,各组分含量也相当稳定。虽然可以从炉渣中回收锌和锑，但回收成本较高，因此许多厂家并不采用，这样不仅造成资源的浪费，而且还污染生态环境。目前国内外混凝土掺合料往往因单一使用或强度活性不够、或成本过高，大大影响了使用和推广。目前一般使用的混凝土掺合料7天强度活性指数只达到50－60%，28天强度活性指数一般低于70%，因此影响了掺合料的使用量，其掺合量一般只能节省15-20%的水泥用量。而且在混凝土中加入单一掺合料后，并不能彻底解决混凝土开裂的问题。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的之一是提供一种能提高掺合料用量、提高混凝土活性指数、防止混凝土开裂和生产成本较低的复合掺合料。

本发明的另一目的是提供该混凝土复合掺合料的制作方法。

为实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案：一种混凝土复合掺合料，其特征在于：是由下述重量百分比的原料制成：40%粉煤灰、20%凝灰岩、20%火法炼锌产生的炉渣和20%火法炼锑产生的炉渣，该复合掺合料的制作方法由下述顺序的工艺步骤组成：

（1）原料预处理：将凝灰岩、火法炼锌产生的炉渣、火法炼锑产生的炉渣分别用细碎机破碎成粒径为3cm的粗粒；

（2）烘干：取经步骤（1）处理后的凝灰岩、火法炼锌产生的炉渣、火法炼锑产生的炉渣，分别烘干至含水率≤3%，将粉煤灰烘干至含水率≤3%；

（3）粉磨：按上述重量百分比将粉煤灰、凝灰岩、火法炼锌产生的炉渣和火法炼锑产生的炉渣混合后，加入球磨机粉磨至细小颗粒，粉磨细度达0.045mm方孔筛的筛余量≤15%。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、通过多种成分合理配伍，提高掺合料的活性和后凝化期的活性指数。本发明将粉煤灰、凝灰岩、火法炼锌产生的炉渣、火法炼锑产生的炉渣按重量百分比2：1：1：1进行合理配比后，使掺合料中的二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、氧化钙、氧化镁等活性物质协同作用大大增强，相对单一使用粉煤灰、或粉煤灰和凝灰岩、或粉煤灰与粒化高炉矿渣等普通掺合料相比，本发明充分发挥各组分对混凝土的不同功能，使之优势互补，带来超叠加效应。特别是在水泥的后凝化期，各种活性物质的协同参与作用，使水泥中的凝胶物质转化为更稳定的结晶状态，使混凝土结构更加紧密，最终形成坚硬的混凝土，有效解决混凝土开裂的问题。

2、本发明先对原料分别进行预处理和烘干处理后，再将四种原料混合后在球磨机中共同粉磨，共同粉磨能有效激发各组分中的活性物质，使混合料的活性得到提高，同时通过控制粉磨的细度，使粉磨后的混合物粒度更细，活性更高。

3、能提高混凝土的强度。本发明的掺合料能节省30-40%的水泥用量，而且不影响混凝土的强度。经实际测试的数据，本发明配制的混凝土7天强度活性指数达到75%以上，28天强度活性指数达到90%以上，大大提高了混凝土后凝化期的活性指数。

具体实施方式

本发明所述的一种混凝土复合掺合料，是由粉煤灰、凝灰岩、火法炼锌产生的炉渣和火法炼锑产生的炉渣制成，该复合掺合料的制作方法由下述顺序的工艺步骤组成：

（1）原料预处理：将凝灰岩、锌矿石火法炼锌产生的炉渣、锑矿石火法炼锑产生的炉渣分别用细碎机破碎成粒径为3cm的粗粒；

（2）烘干：将经步骤（1）处理后的凝灰岩、锌矿石火法炼锌产生的炉渣、锑矿石火法炼锑产生的炉渣分别烘干至含水率为2%，将粉煤灰烘干至含水率为1%；

（3）粉磨：按重量百分比将40%粉煤灰、20%凝灰岩、20%锌矿石火法炼锌产生的炉渣和20%火法炼锑产生的炉渣配伍后，加入球磨机粉磨至细小颗粒，粉磨细度达0.045mm方孔筛的筛余量为12%。

本实施例制得的复合掺合料需水量比为95%，烧失量为4.4%，三氧化硫含量为3%，其7天活性指数达到76%，28天活性指数达到90%。活性指数依据《GBT12957-2005用于水泥混合材的工业废渣活性试验方法》进行测试。混凝土施工90天后，未发现混凝土有开裂现象。

本实施例中锌矿石火法炼锌产生的炉渣的主要化学成分为：二氧化硅20-24%、三氧化二铁45-50%、三氧化二铝10-15%、氧化钙6-10%、氧化镁5-12%，在显微镜下观察，该炉渣内有微晶粒的包裹体、玻璃体。锌矿石可以选自氧化锌矿、硫化锌矿或铅锌矿等。

本实施例中锑矿石火法炼锑产生的炉渣的主要化学成分为：二氧化硅35-40%，三氧化二铁30-35%、三氧化二铝10-12%，氧化钙10-12%、氧化镁1-2%。在显微镜下观察，该炉渣内有微晶粒的包裹体、玻璃体。锑矿石可以选自单锑矿石、复合锑矿石和共生锑矿石。

本实施例制得的复合掺合料其成本为每吨70元，按节省30-40%的水泥用量来计算，使每立方混凝土能节省生产成本20-30元。

本实施例制得的复合掺合料的使用方法是：

在配制C20 混凝土时，各种成分用量为水175kg、水泥207kg、砂621kg 、石子1261kg、复合掺合料137kg，复合掺合料的添加量为水泥标配的40%，添加复合掺合料后，能节省水泥用量40%。配制成的C20混凝土7天的抗压强度达到16MPa，28天抗压强度达到22MPa。

在配制C25混凝土时，各种成分用量为水175kg、水泥259kg 、砂566kg、石子1261kg、复合掺合料139 kg，复合掺合料的添加量为水泥标配的35%，添加复合掺合料后，能节省水泥用量35%。配制成的C25混凝土7天的抗压强度达到19MPa，28天抗压强度达到28MPa。

在配制C30混凝土时，各种成分用量为水175kg、水泥323kg 、砂512kg、石子1252kg、复合掺合料138 kg，复合掺合料的添加量为水泥标配的30%，添加复合掺合料后，能节省水泥用量30%。配制成的C30混凝土7天的抗压强度达到23MPa，28天抗压强度达到32MPa。

Claims (1)

1. 一种混凝土复合掺合料，其特征在于：是由下述重量百分比的原料制成：40%粉煤灰、20%凝灰岩、20%火法炼锌产生的炉渣和20%火法炼锑产生的炉渣，所述的火法炼锌产生的炉渣的主要化学成分为二氧化硅20-24%、三氧化二铁45-50%、三氧化二铝 10-15%、氧化钙6-10%、氧化镁5-12%；所述的火法炼锑产生的炉渣的主要化学成分为：二氧化硅35-40%，三氧化二铁30-35%、三氧化二铝10-12%，氧化钙10-12%、氧化镁1-2%，该复合掺合料的制作方法由下述顺序的工艺步骤组成:

（1）原料预处理:将凝灰岩、火法炼锌产生的炉渣、火法炼锑产生的炉渣分别用细碎机破碎成粒径为3cm的粗粒 ；

（2）烘干：取经步骤（1）处理后的凝灰岩、火法炼锌产生的炉渣、火法炼锑产生的炉渣，分别烘干至含水率≤3%，将粉煤灰烘干至含水率≤ 3% ；

（3）粉磨：按上述重量百分比将粉煤灰、凝灰岩、火法炼锌产生的炉渣和火法炼锑产生的炉渣混合后，加入球磨机粉磨至细小颗粒，粉磨细度达0.045mm方孔筛的筛余量≤15%。